裂隙粘性土渗透性测定的试验研究及应用

精品文档-下载后可编辑裂隙粘性土渗透性测定的试验研究及应用【摘要】本文对裂隙粘土渗透特性，结合具体工程，探讨如何在裂隙粘土中进行现场水文地质试验，并对比各类试验方法，总结出在裂隙粘土中洛阳铲成孔常水头注水试验的优点，并介绍了试验过程及步骤。

【关键词】裂隙粘土；渗透特性；注水试验；洛阳铲

Experimentresearchandapplicationofsplittinggluesofsoilpermeatingmeasurement

FanPei-jun，ChenJing，WuQing-lin

（YellowriversurveyanddesigninstituteresearchofShandongJinanShandong250011）

【Abstract】Thearticleintroducedgluesoiltopermeatecharacteristictowardssplitting，combiningconcreteengineering，studyhowinthemiddleofsplittingtogluesoilcarryonthespothydrologyageologytoexperiment，andcontrasteachkindofexperimentmethod，tallyupLuoyangspadeinthemiddleofsplittingtogluesoilbecomeborewaterheadadvantagewhichnotewatertoexperimentoften，andontrialprocessandstep.

【Keywords】Crackgluesoil；Permeatingcharacteristic；Notingwaterexperiments；Luoyangspade

在河流冲积作用下，大量泥沙携带入洪水中，洪水退却后，在静水环境中，粘粒沉积下来，经过一段时间后，粘土中水分蒸发，土体开始变干，龟裂伴随发育，最终形成裂隙，裂隙呈网格状在粘土中三维空间展布，这种特殊结构决定了其物理力学特性与一般粘性土有较大区别，其渗透性表现为较强或极强，在水利工程及堤防工程中作为不良地质体，应进行处理。

1.工程实例分析

（1）山东省城某水库，地层主要为内陆河与黄河沉积层，在水库沉沙池钻探过程中发现有裂隙粘土分布，地勘报告也有所描述，但未进行进一步的查明，其渗透性也未进行进一步评价。沉沙池蓄水后，在裂隙分布区域，围坝背河一侧地面形成一片，坝基裂隙性粘土渗水非常严重。库区也出现相同的情况，由于截渗墙没有把裂隙粘土层有效截断，水库蓄水后，渗水渗流量非常大，直接影响水库的运行效果，增加了水库的运行成本。

（2）工程实例告诉我们，在平原地区进行水库工程建设，裂隙性粘土作为不良地质体，其隐蔽性较强，分布情况不像古河道、软弱土层那么容易查明，但对工程影响却十分重要，应引起足够的重视。

2.影响裂隙性粘土渗透的主要因素

（1）裂隙粘土的渗透系数跟以下因素有关：裂隙的发育程度、裂隙的张开度、裂隙的填充情况、裂隙所处的环境。

（2）如果裂隙发育，张开度大，无充填物，所处环境在地下水以上，比较干燥，那么这种裂隙连通性就很好，其透水性极强，渗透系数大。

（3）当裂隙性粘土中的裂隙被下一次洪水中的土颗粒填充，其渗透性主要取决于填充土颗粒的大小，如果是砂性土，渗透性就较强；如果是粘性土，透水性就很弱，该层可以作为较好的天然隔水层。

（4）由于粘性土中的裂隙具有遇水收缩，失水膨胀的特点，所以，一般在地下水位以下的裂隙较地下水位以上的张开度要小，渗透性弱。还有，埋藏深的要比埋藏浅的要小。当然，也不尽然，还跟其他一些因素有关。

3.裂隙粘土水文地质试验

确定地下水位以下的裂隙粘土的渗透性有抽水试验和示踪剂等方法，而且试验方法已比较成熟。地下水位以上的裂隙粘土，如何有效来进行试验，现行规范中未作特别说明，在实际操作过程中如果按常规试验方法，那么难度就比较大，甚至试验结果出现偏差。

在进行临盘水库裂隙粘土渗透性试验时，我们首先采用拟定好的探坑坑底及双环渗水试验方法，但发现该方法适合于土质比较均匀的干燥土层，对于地下水位较高，土质不均匀，层理发育的裂隙粘土，此方法不适合。即便上述方法适合，由于地层层理发育，土质不均匀，要想获得整个裂隙性粘土的渗透性成果，需要在不同深度、不同点作大量的试验。研究人员建议采用钻孔常水头注水试验，但是如何成孔是关键，如果采用常规钻机成孔，在成孔过程中很容易把裂隙结构破坏，裂隙被填埋，严重影响试验结果。因此，改用洛阳铲成孔，洛阳铲成孔的优点在于对裂隙结构的扰动最小，很容易控制孔深及孔经，从整个试验过程来看，试验是成功的，试验结果是合理的。

3.1基本原理。

按照达西定律原理，在常水头作用下，通过控制注水量（Q）跟水位降深（s），并保持稳定，从而测算出地层的渗透系数（k）。

根据水工建筑部门的经验，当l/r>4时，按下式计算渗透系数k。

式中：L──试验段或过滤器长度（m）；

Q──稳定注水量（m3/d）；

s──孔中水头高度（m）；

r──钻孔或过滤器半径（m）。

3.2滤管及滤料的选择。

PVC管具有强度较高，加工方便，型号多样的特点，所以滤管选用PVC管加工的滤管。

滤料的选择非常重要，因为裂隙粘土与一般土层的渗水机理不同，裂隙粘土的透水通道主要是裂隙，而一般土层是在土体颗粒间或细微的构造结构间渗水。如果选择的滤料的细颗粒含量过高或滤料过细就会阻塞裂隙，造成透水不畅，影响试验结果，所以，滤

料应选择粒径级配较为单一的粗沙或级配差的砂砾，具体选择滤料时还应结合钻探资料对裂隙的描述。本次试验选择了cu

3.3试验步骤。

试验过程中还需要水桶、秒表、水表、直尺等工具。主要步骤如下：

①洛阳铲成孔，使所成钻孔孔径自上而下保持一致，钻口形状为圆形，孔径大小根据所选滤管的直径有关。

②把加工好的滤管底放到合适位置，然后，在钻孔与滤管之间填满滤料，并轻微敲打滤管，使滤料进一步密实。

③打开水表，向滤管内注水，等滤管内的水头上升到合理位置，开始测量水头高度，记录水表读数。开始5次流量观测间隔为5min，以后每间隔20min观测一次。

④注水量跟水头稳定后，控制稳定后的延续时间为8～24小时。稳定标准：稳定时间段内，在注水量波动值不超过正常值的5%，水位波动值不超过水位抬升值的1%。

⑤试验结束。

4.结论

在裂隙粘土中，洛阳铲成孔常水头注水试验方法与其它实验方法比较具有如下优点：

①简便、易于操作，成功率